Теги → углерод
Быстрый переход

Российские исследователи научились измерять углеродные нанотрубки в воде

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали метод определения диаметра и длины нанотрубок и нановолокон, взвешенных в воде.

Углеродные нанотрубки и нановолокна являются очень прочным и гибким материалом с высокой электро- и теплопроводностью, по своим свойствам не имеющим аналогов. Нанотрубки применяются для создания новых функциональных материалов в виде коллоидных растворов. Например, их использование в литий-ионных аккумуляторах значительно повышает энергоёмкость, а введение небольшого количества нанотрубок в полимер делает его проводящим.

Учёные говорят, что при приготовлении и применении коллоидных растворов нанотрубок важно распределить нанообъекты однородно в объёме растворителя и предотвратить их слипание (агломерирование). От этого качества принципиально зависят свойства получаемых наноматериалов. Поэтому в промышленной технологии важно контролировать состав коллоидного раствора и уметь быстро измерять длину и диаметр цилиндрических нанообъектов и степень их агломерирования в жидкости.

Для определения диаметра и длины нанотрубок и нановолокон, взвешенных в воде, российские исследователи предлагают использовать ультразвук. Метод УЗ-спектроскопии основан на затухании волн на взвешенных в жидкости частицах благодаря вязко-упругому взаимодействию с ними. Коэффициент затухания волн зависит как от размера частиц, так и от частоты ультразвуковой волны.

«Изменяя частоту волны, получают спектр затухания, то есть зависимость коэффициента затухания от частоты. Ранее из таких измерений для коллоидов со сферическими частицами научились определять диаметр, причём довольно точно. Преимуществом этого метода является то, что коллоид не нужно разбавлять и измерения можно проводить быстро. Однако для частиц несферической формы, в частности, для длинных цилиндров простое приближение сферой не годится, и потребовалось искать другое решение. Проблема стала особенно актуальной с развитием промышленных применений коллоидных растворов с наноцилиндрами и нанопластинами», — говорят учёные.

Авторы исследования предложили измерять спектры затухания ультразвука для двух состояний коллоида с цилиндрическими наночастицами. Одно состояние — это когда наноцилиндры направлены хаотично. Второе состояние — когда наноцилиндры направлены в одну сторону и перпендикулярны направлению тестирующих ультразвуковых волн. В последнем случае затухание ультразвука зависит только от диаметра цилиндрических объектов, что позволяет его измерить независимо. Сравнивая два спектра, можно получить соотношение длины и диаметра, а зная диаметр, несложно вычислить длину.

Более подробно об исследовании можно узнать в статье Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

Углеродные нанотрубки помогут в обнаружении взрывчатых и токсичных веществ

Американские исследователи из Университета Юты разработали новый прибор на основе углеродных нанотрубок, способный определять присутствие в окружающей среде следов взрывчатых, токсичных и наркотических веществ.

Устройство содержит два электрода, между которыми расположены тончайшие углеродные нанотрубки. Когда в анализируемой среде отсутствуют молекулы вредных или взрывоопасных веществ, ток протекает между электродами с постоянным известным значением.

Присутствие же следов взрывчатки, наркотиков или вредных химикатов оказывает влияние на нанотрубки. В результате изменяются параметры протекающего тока в сторону увеличения или уменьшения — в зависимости от типа обнаруженного вещества. Нанотрубки могут быть «настроены» на определённые составы путём изменения поверхностной структуры за счёт нанесения специального полимерного покрытия.

В текущем виде прибор способен реагировать примерно на полтора десятка распространённых взрывчатых веществ и более чем на два десятка химических веществ, включая зарин и хлор. К достоинствам устройства относятся высокая точность работы и возможность получения результата в течение нескольких секунд. В настоящее время разрабатывается коммерческая версия прибора, которая должна выйти в следующем году. 

NASA готовит запуск нового спутника, вместо упавшего в океан

Спустя пять лет после падения в океан спутника Orbiting Carbon Observatory, который был предназначен для отслеживания уровня содержания в атмосфере CO2, аэрокосмическое агентство NASA вновь планирует отправить на околоземную орбиту подобный спутник Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2), но с использованием другой ракеты-носителя.

space.com

space.com

Космический аппарат OCO-2, на создание которого израсходовано $467,5 млн, предназначен для мониторинга выбросов CO2, считающихся главной причиной возникновения парникового эффекта и изменения климата на Земле.

space.com

space.com

Старт ракеты-носителя «Дельта-2» производства United Launch Alliance, совместного предприятия компаний Lockheed Martin и Boeing Co., со спутником на борту состоится 1 июля в 2:56 по местному времени с базы ВВС США Ванденберг (Калифорния). Для осуществления запуска отведено «окно» в 30 секунд.

space.com

space.com

Находясь на высоте 438 миль (705 км), спутник будет двигаться над Северным и Южным полюсами, отслеживая изменения на перемещающихся под ним регионах с периодичностью 16 дней с соответствии со скоростью вращения Земли. Замер содержания CO2 будет производиться на основании измерений интенсивности отражения солнечного света от присутствующего в столбе воздуха диоксида углерода.

space.com

space.com

Благодаря производимым замерам учёные смогут составить представление о сезонном изменении содержания диоксида углерода в атмосфере. Вполне возможно, что также удастся проследить изменения баланса в связи с засухой и наводнениями. Начиная с 2015 года, полученные данные о замерах будут доступны для всеобщего ознакомления.

Запуск предыдущего спутника Orbiting Carbon Observatory в 2009 году завершился неудачей. Из-за неполадок с носовым обтекателем ракеты не удалось произвести отделение спутника от ракеты-носителя Taurus XL. Убытки составили порядка $273 млн.  

Samsung создала совместное предприятие с производителем углеродного волокна

Южнокорейская компания Samsung имеет ряд подразделений, самым известным из которых является, конечно, Samsung Electronics. Есть и малоизвестные широкой публике, вроде Samsung Petrochemical, ко   торое занимается материалами не только для смартфонов, но и для строительства, медицины и других сфер деятельности технологического гиганта.

Вероятно, немногие слышали и об SGL Group, которая называет себя «углеродной компанией» и является одним из крупнейших производителей углеродного волокна в мире. На днях Samsung Petrochemical сообщила о создании совместного предприятия с SGL Group — каждой компании принадлежит по 50% в этом бизнесе.

Плетение углеродного волокна на заводе SGL Group в Райне (Германия)

Вот что говорит об этой сделке президент и исполнительный директор Samsung Petrochemical Юсунг Чунг (Yoosung Chung): «Наше долгосрочное сотрудничество с SGL Group призвано обеспечить эксклюзивные поставки композитных материалов из углеродного волокна для Samsung. Мы выбрали SGL Group в качестве партнёра ввиду уникального опыта компании, а также с учётом всей цепочки приращения стоимости от углеродного волокна и до CFRP-компонентов. Лёгкие материалы становятся важным фактором не только в промышленных областях, но также на конечных потребительских рынках вроде цифровых мультимедийных устройств. Это сотрудничество поставит Samsung в позицию лидирующего игрока в разработке и внедрении продуктов на основе углеродного волокна».

В процесс-релизе говорится, что материалы на основе углеволокна будут использоваться Samsung в самых разных продуктах и областях, начиная от потребительской и медицинской электроники и заканчивая техническим применением (лопасти ветряков, силовые корпуса и прочее). Всё это рассчитано на долгосрочную перспективу, пока же совместное предприятие сконцентрируется на расширении бизнеса в странах Дальневосточного региона, где рост рынка углеволокна составляет 20% в год. Обе компании надеются, что их опыт позволит разработать продукты, удовлетворяющие требованиям новых промышленных изделий и решений.

Производство тканей уз углеродного волокна в Германии на совместном предприятии BMW Group и SGL Group

Стоит отметить, что Apple, по-видимому, тоже прощупывает почву в этом направлении. В прошлом году был опубликован патент, указывающий на интерес купертинской компании к способам применения материала. Затем появлялся слух, будто Apple заказывала достаточно крупные партии образцов материалов на основе углеволокна весной 2012 года.

Почему использование углеродного волокна может получить широкую популярность? Дело в том, что материалы на его основе прочные, могут быть легко использованы для производства деталей практически любой необходимой формы, позволяют улучшить показатели приёма сигнала, очень легки, да и просто выглядят привлекательно.

Материалы по теме:

Источники:

ULEV весит в четыре раза меньше других электромобилей

Электромобили быстро овладели умами людей, и причиной тому стали не столько экологически чистые источники энергии, сколько их зачастую футуристический внешний вид. И это логично, ведь вместе с содержанием должна прогрессировать и форма. А дизайнер Крис Дейзи (Chris Daisy) считает, что должен прогрессировать, то есть снижаться также вес машин, что он наглядно продемонстрировал в своем новом концепте ULEV (Ultra Light Electric Vehicle).


ULEV


По задумке автора, вес машины составляет порядка 270 кг, это в четыре раза меньше массы среднего автомобиля. Благодарить за столь внушительный показатель следует углеволоконный кузов, из этого материала изготовлены многие другие детали ULEV. Стоит отметить также техническое оснащение салона: приборная панель представлена в виде сенсорных дисплеев, а вместо традиционного рулевого колеса имеется джойстик. Информационно-развлекательная система машины воспринимает также голосовые команды, и эта функция представляет особую ценность, потому что водитель не отвлекается от дороги.


ULEV


Еще одной примечательной функцией машины является возможность управлять ею как на левом, так и на правом сиденье. Централизованного мотора нет, его заменяют электродвигатели, подведенные индивидуально к каждому из четырех колес. Кроме того, машина оборудована регенеративной системой торможения, которая заряжает аккумуляторную батарею при замедлении хода. А при хорошей погоде водитель может достаточно просто снять двери электромобиля.


ULEV


Материалы по теме:

Источник:

Графен - новое сырье для электроники?

Ученые из университета Южной Флориды смоделировали аномалию, которая позволит графену заменить кремний в качестве основного сырья для производства электронных устройств. Предыдущие попытки оказались неэффективными, так как только часть полученных молекул графена обладали нужной дефектной структурой. Команда университета разработала метод, который основан на внедрении октагональных и пентагональных углеродных колец в пласт графена, вследствие чего получаются атомы необходимой чётко определённой вытянутой формы. Для получения аномалии использовался субстрат монокристаллического никеля, обладающий способностью к самоорганизации и металлическая поверхность в качестве площадки для синтеза двух половин графенового полотна.
graphene
Учёные отметили, что будущее компьютеростроения напрямую зависит от разработки и использования новых видов материалов для их производства, внедрение инновационных технологий сделает компьютеры производительнее, меньше и дешевле. Отказ от применения нового сырья может привести к конечной точке закона Мура, а металлические компоненты графена смогут продлить эру микропроцессорных технологий на длительный срок. Материалы по теме:

Новый вид топлива на стадии разработки

Британские учёные полагают, что они вышли на путь получения автомобильного топлива при помощи диоксида углерода, извлечённого из воздуха. Целью проекта является разработка пористого материала, способного абсорбировать диоксид углерода и превращать его в химические элементы, пригодные для производства автомобильного топлива или пластика с участием в данном процессе возобновляемой солнечной энергии. Исследователи надеются, что в будущем пористые вещества будут использованы для поглощения вредоносных выхлопов CO2, исходящих от фабрик и заводов, минимизируя пагубное влияние этих веществ на климатическую обстановку.
CO2
«Текущие опыты основываются на использовании отдельной технологии для захвата и утилизации CO2, что делает процесс крайне неэффективным. Комбинирование множества различных технологий сможет увеличить продуктивность и снизить объём необходимой для данного процесса энергии», заявил доктор Франк Маркен (Frank Marken) из университета Bath. Проект базируется на сочетании разных методик, включая применение микроорганизмов, которые естественным образом извлекают диоксид углерода. «На сегодняшний день не существует крупномасштабных технических проектов для получения и переработки CO2 из воздуха. Главной причиной служит тот факт, что концентрация CO2 в воздухе очень мала, из чего вытекает его чересчур низкая реакционная активность», - отметил доктор Дэвид Фермин (David Fermin) из университета Bristol. Совокупность продуманного дизайна материала вместе с гетерогенным катализом, электрокатализом и биокатализом позволит усовершенствовать технологию расщепления CO2 для получения альтернативного вида топлива. Материалы по теме:

Алмазная проводка может стать прорывом в квантовом вычислении

Команде ученых университета Гарварда удалось создать устройство на базе алмазных нанопроводов. Устройство является ярким и стабильным источником одиночных фотонов при комнатной температуре. Данное открытие может привести к созданию нового класса наноструктурированных аппаратов, подходящих для квантовой связи. В отчете исследователи во главе с профессором Марком Лонкаром (Marko Loncar) сообщили, что производительность одиночного источника фотонов, базирующаяся на светоизлучающем дефекте, может быть значительно повышена путем наноструктурирования алмазов и внедрения дефекта в алмазную проводку. По сути, ученые впервые начали использовать свойства природных алмазов, узнав, как управлять вращением электрона, связанного с цветовым центром кристалла. Квантовое состояние может быть инициализировано и измерено при помощи света. Цветовой центр «общается», выделяя и поглощая фотоны. Поток фотонов, излучаемый цветовым центром, позволяет переносить результирующую информацию, осуществлять контроль, захватывать и хранить фотоны необходимые для любого типа вычислений или связи. При этом сбор фотонов достаточно трудоемкое занятие, поскольку цветовой центр запрятан глубоко внутри алмаза. «Наше устройство может направлять излучаемые фотоны в нужное русло», - говорит один из разработчиков Том Бабинец (Tom Babinec). Алмазная проводка также создана, чтобы преодолеть препятствия, вызванные устаревшими системами, которые базируются на квантовых точках и углеродных нанотрубках. «Мы рассматриваем это как важный шаг на пути к оптическим системам. Благодаря наноструктурированным алмазам мы уже можем мечтать об алмазных устройствах и системах», - заявил Лонкар. Материалы по теме: Источник:

Кристаллы в метеоритах тверже алмазов

Ученые Университета Лиона, который находится во Франции, сделали удивительное открытие. Оказывается, кристаллы, находящиеся в метеоритах, гораздо прочнее алмазов. В результате исследования метеоритов были обнаружены два новых типа углеродных соединения, которые тверже земных алмазов. «Открытие произошло совершенно случайно. Мы уверены, что дальнейшее исследование приведет нас к новым углеродным системам», - заявил Тристан Ферро (Tristan Ferroir) – руководитель группы ученых. Исследователи занимались полировкой обогащенного углеродом куска метеорита Havero, который упал на Землю в 1971 году. При полировке были обнаружены участки с наибольшим содержанием углерода. «Само по себе это неудивительно. Иногда во время удара, графит может формировать смешанные аморфные зоны, способные устоять перед алмазной обработкой. Но в случае с метеоритом Havero, слои графита были нагреты до такой температуры, что образовали между собой связи», - поясняет исследователь алмазов Чангфенг Чен (Changfeng Chen) из Университета Невады. Команда Ферро сделала следующий шаг и провели тщательный анализ с помощью сверхточных инструментов, чтобы узнать, каким образом выстраиваются атомы. Это позволило обнаружить новую «фазу» или полиморфного кристаллического углерода, а также подтвердить существование нового типа алмаза, который был предсказан несколько десятилетий назад, но никогда не встречался в природе. В ближайшее время ученые планируют выяснить, насколько твердыми являются новые алмазы. Материалы по теме: Источник:

Самовосстанавливающиеся материалы на подходе

Мечта инженеров, военных, строителей, туристов и других лиц, имеющих в том или ином виде дело с хрупкими материалами и защитными покрытиями, о самовосстанавливающейся амуниции стала немного ближе к реальности. Человеческая кожа – удивительный орган: мелкие царапины и порезы затягиваются достаточно быстро, не оставляя следов и шрамов всего через несколько дней. С искусственными материалами, разумеется, дело обстоит совсем иначе. Например, если на покрытых гальваническим антикоррозионным слоем металлах образуются повреждения, защита от окисления и ржавчины будет потеряна. Поэтому инженеры решают задачу переноса способности живой ткани к самовосстановлению на разнообразные поверхности. Идея состоит в том, чтобы в состав гальванопокрытия включить равномерно распределенные наполненные жидкостью капсулы – почти как изюм в кексе. При повреждении покрытия частицы в соответствующей точке разрываются, жидкость выходит наружу и "залечивает" царапину или трещину. До сих пор достигнутый учеными успех был незначителен: для гальванического слоя толщиной 20 мкм капсулы размером от 10 до 15 мкм слишком велики и своим присутствием изменяют механические свойства слоя.
Гальванопокрытие с капсулами
Но прогресс не стоит на месте, и исследователи из Института производственной инженерии и автоматизации исследовательской организации Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA) в Штутгарте совместно с коллегами из Дуйсбург-Эссенского университета (Duisburg-Essen University) разработали технологический процесс создания гальванических покрытий с нанокапсулами в рамках финансируемого фондом Volkswagen Foundation проекта. Имея всего несколько сотен нанометров в диаметре, капсулы обладают как минимум на порядок меньшими масштабами по сравнению с предшественниками. По словам главы подразделения IPA доктора Мартина Метзнера (Martin Metzner), "препятствием является необходимость избежать разрушения капсул при производстве. Чем меньше их размер, тем более чувствительна их оболочка. Используемые в техпроцессе электролиты очень агрессивны и могут уничтожить капсулы". Теперь ученым предстоит сосредоточиться на поиске совместимого с химическими веществами материала для оболочек. Одна из областей применения технологии – механические подшипники, которые обычно имеют гальваническое покрытие, куда могут быть добавлены капсулы. В случае недостатка смазки тончайший верхний слой стирается, капсулы разрушаются и выпускают смазочный материал. Исследователи уже сумели изготовить медные, никелевые и цинковые покрытия с использованием новой технологии, хотя их площадь не превышает сантиметрового масштаба. Однако сроки внедрения полномасштабного производства обнадеживают: ученым потребуется от полутора до двух лет для доведения всех аспектов разработки до ума. В более отдаленной перспективе планируется создание комплексных систем, включающих капсулы с различными жидкостями, например, вступающими в реакцию между собой. Материалы по теме: - IT-Байки: Резиновая электроника;
- Новый гибкий наноматериал - будущее электроники;
- В Шеффилде придумали нанопаяльник.

Нанотрубки взялись за рентгеновские аппараты

Углеродные нанотрубки уверенно прокладывают путь в разнообразных сферах прикладного характера и экспериментальных разработках. Медицина – не исключение; более того, являясь широчайшим полем для коммерциализации нанотехнологий, она стимулирует научные коллективы упорно трудиться для достижения благих целей – помощи пациентам и, что тоже немаловажно, финансовой выгоды. С очередным шагом в оговоренную область нанотрубки добрались до рентгеновских аппаратов, став ключевым компонентом новой технологии, клиническое испытание которой начнется в этом году в медицинском центре при Университете Северной Каролины (University of North Carolina, UNC). Инновационный аппарат способен значительно продвинуть качество рентгеновских снимков и радиотерапии раковых заболеваний.
Снимок сердца мыши
Четкий снимок быстро бьющегося сердца мыши
Традиционные рентгеновские аппараты имеют длинную трубку с эмиттером электронов, в роли которого обычно выступает вольфрамовая нить, на одном конце и металлическим электродом на другом. Разогреваясь до 1000°С, нить испускает электроны, которые ускоряются вдоль трубки и ударяются о металл, создавая рентгеновское излучение. Взамен одиночного вольфрамового эмиттера команда из UNC использовала массив вертикально ориентированных углеродных нанотрубок, действующих как сотни миниатюрных электронных пушек. Если вольфрам требует время на разогрев, то нанотрубки испускают электроны сразу же, как только на них подано напряжение. Разработчики представили результат своей работы на прошедшем недавно съезде Американской ассоциации физиков в медицине (American Association of Physicists in Medicine). С целью коммерциализации технологии создана компания Xintek, сооснователем которой выступил профессор физики и материаловедения Отто Жоу (Otto Zhou). Затем Xintek скооперировалась с Siemens Medical Solutions для образования совместной компании XinRay Systems, разработавшей прототип подлежащей апробации системы. По словам Жоу, с новым многолучевым источником рентгеновского излучения становится возможным получать снимки органов с очень высоким разрешением. Обычная компьютерная томография (КТ) требует несколько минут для формирования трехмерных изображений с использованием Х-лучей. "Поскольку излучение поступает из одной точки пространства, машина должна перемещать источник электронов и детектор вокруг объекта", - объясняет Жоу. В ходе процесса эмиттер выгорает, а пульсация сердца и легких может смазать изображение, поэтому КТ-сканер делает сотни снимков, прежде чем реконструировать вид участка тела в 3D. Новый аппарат попросту включает и выключает многочисленные нанотрубки в необходимой последовательности, чтобы сделать снимки с разных углов. Поскольку переключение происходит мгновенно, система может записывать большое количество изображений каждую секунду, а значит намного снизить размытость итоговой визуализации, по аналогии со снимающей быстро движущийся объект высокоскоростной камерой. Например, Жоу удалось снять грудную клетку человека с вдвое большим разрешением по сравнению с коммерческими сканерами, использовав 25 синхронизированных лучей в течение нескольких секунд. Разработка также усовершенствует методику терапии онкологических заболеваний. Снимки пораженных участков ткани используются с целью фокусировки радиолучей на локализованных точках, не затрагивая здоровые области, говорит Ша Ченг (Sha Chang), профессор радиационной онкологии в Школе медицины при UNC. Но до сегодняшнего дня сканеры были слишком медлительны, чтобы одновременно генерировать трехмерную модель участка тела и проводить процедуру облучения. "Рентгеновский аппарат на нанотрубках позволит смотреть на облучаемую точку практически в реальном времени, дабы быть уверенными в точности лучевой терапии", - исполнена оптимизмом Ченг. Если Xintek удастся выйти на рынок медицинских сканеров, результаты клинических испытаний воплотятся в реальные истории помощи пациентам. Тем временем компания также продает эмиттеры на нанотрубках производителям дисплеев. Такие гранды как Samsung или Motorola собираются создавать основанные на новой технологии дисплеи, обещающие потреблять меньше энергии, чем ЖК-матрицы или плазменные панели, в то же время отличаясь яркостью и резкостью катодно-лучевых телевизоров и мониторов, ведь принцип работы схож: лучи электронов "стреляют" в покрытый красными, зелеными и синими точками фосфора экран. Технология, помимо очевидного усовершенствования медицинской аппаратуры, примечательна практическим внедрением и работоспособностью в настоящий момент. Если относительно недавно приставка "нано-" по отношению к какой-либо предметной области воспринималась больше признаком перемен в технологиях, застанут которые лишь будущие поколения, то пример с рентгеном на нанотрубках не дает сомневаться в скором пришествии и более ошеломляющих разработок – например, искусственных мышц или "думающих" таблеток. Материалы по теме: - Операции на мозге будут делать ультразвуком;
- Нанотрубки защитят от ожогов;
- Трехмерный компьютерный томограф от Philips.

Вибрирующие нанотрубки - будущее электронных датчиков

Исследователи из Делфтского технического университета (TU Delft), Нидерланды, успешно измерили воздействие единичного электрона на вибрирующую углеродную нанотрубку. Результаты были опубликованы 23 июля в онлайн-версии журнала Science в статье под авторством доктора Гэри Стила (Gary Steele).
Подвешенная нанотрубка
Ученые из Института нанотехнологий Кавли (Kavli Institute for Nanoscience) в Делфтском техническом университете под руководством профессоров Лео Ковенховена (Leo Kouwenhoven) и Герре ван дер Занта (Herre van der Zant) основывались в своей работе на наблюдении за способной вибрировать "подвешенной" углеродной нанотрубкой, для аналогии с которой можно привести струны смычкового инструмента виолы. С помощью особой антенны она подвергалась воздействию переменного электрического поля. В результате "наноструна" начинала вибрировать с определенной частотой. Более того, нанотехнологи имели возможность контролировать количество электронов в нанотрубке, и обнаружили, что вместе с изменением их числа частота вибраций также изменялась на небольшую величину. Ученые смогли успешно зафиксировать влияние даже одного электрона. Весь процесс замеров происходил в среде, охлажденной почти до абсолютного нуля. "Подвешенные" нанотрубки вибрируют с очень высокими частотами - около 140 МГц, что позволяет наблюдать некоторые новые квантовые эффекты и предоставляет большое поле для исследований. Кроме того, сотрудникам Института нанотехнологий Кавли удалось впервые "поймать" единичный электрон болагодаря новому методу производства ультрачистых нанотрубок. Проведенные исследования, помимо пополнения теоретической базы, также важны для усовершенствования разработки NEMS (Nano Electro Mechanical Systems - наноэлектромеханические системы). NEMS являются логичным развитием предшествующей технологии - MEMS (Micro Electro Mechanical Systems - микроэлектромеханические системы), ныне составляющей основу многомиллиардной индустрии. Микромеханизмы нашли свое применение во многих областях, например, в акселерометрах подушек безопасности автомобилей. Новая технология является очередным этапом на пути конструирования ультрамалых измерительных инструментов, совершенствования биодатчиков и даже сенсоров игровых консолей. К слову, исследование перекликается с перспективными изысканиями физиков из Мюнхенского университета Ludwig-Maximilians-Universität, разрабатывающих систему нанострун из непроводящего материала, о чем рассказывал опубликованный на 3DNews материал IT-байки: Наноструны – ключ к искусственному обонянию?. Материалы по теме: - Нанотрубки защитят от ожогов;
- IT-байки: На ближних подступах к эре графеновой электроники;
- Искусственные мышцы на основе нанотрубок.

Искусственное дерево спасет Землю от углерода

Важной проблемой современности является проблема глобального потепления, которая обещает привести к массовому таянию льдов и существенному изменению климата на планете. Виновником этого процесса считаются парниковые газы, в частности, оксид углерода. У природы существуют естественные механизмы связывания этого соединения, например, деревья, однако деятельность человека привела к увеличению выбросов парниковых газов, и справиться в одиночку Земля уже не может. На помощь природе должен прийти сам человек, и одним из решений проблемы вполне может стать «искусственное дерево». Ученые из Колумбийского Университета работают над проектом по созданию конструкции, которая могла бы поглощать углерод в тысячу раз быстрее, нежели это делают деревья. Соответствующие исследования ведутся еще с 1998 года, и ученые с оптимизмом смотрят в будущее, заявляя, что приблизились к завершению проекта. Впрочем, внешне «искусственные деревья» свои природные аналоги не напоминают – конструкция представляет собой баки, содержащие в себе сорбент, очищающий проходящий через него воздух от диоксида углерода (углекислый газ). Производительность устройства зависит от его размеров, однако вполне возможно добиться поглощения тонны углекислого газа в день. Такое же количество парникового газа ежедневно производят двадцать автомобилей.
Искусственное дерево
Очищение атмосферы от углерода – дело недешевое. Стоимость «искусственного дерева» оказывается весьма высокой, около 30 тысяч долларов США. Расчеты показывают, что для очищения атмосферы от углерода, ежедневно выбрасываемого автомобилями только в США, потребуется размещение 6,8 миллионов «искусственных деревьев». Понятно, что проект приведет к колоссальным финансовым тратам, на которые пока не способно ни одно государство в мире. Но высокая стоимость проекта еще не означает его полную несостоятельность. В течение ближайших трех лет ученые рассчитывают изготовить первые рабочий прототип «искусственного дерева». При успехе мероприятия исследователи могут получить одобрение со стороны Правительства США и денежные инвестиции на проведение дальнейших экспериментов. В том числе и по усовершенствованию «искусственных деревьев» и снижению их стоимости. Материалы по теме: - Ученые начнут бомбить Землю ради экологии;
- Спасут ли электромобили автомобильную индустрию?;
- IT-байки: 10 советов по персональному улучшению мирового климата.

Куры и будущее автомобилей на водороде

Команда ученых заявила, что будущее автомобилей на водородном топливе связано с птицами, а точнее - с курами. Секрет заключен в куриных перьях и их способности абсорбировать большое количество водорода после специальной обработки. Именно так считает доктор Ричард Вул (Dr Richard Wool), профессор в области химии и инженерии Университета Делавера (University of Delaware). Развивающийся проект Вула и его исследовательской команды продемонстрировал, что после тепловой обработки куриных перьев протеин, называемый кератин, образует полые углеродные микротрубки. Последние увеличивают площадь поверхности перьев, заставляя их впитывать больше Н2. В результате можно получить насыщенные углеродом волокна из перьев, способные абсорбировать так же много, если не больше водорода чем углеродные нанотрубки или гидриды металлов - два альтернативных метода хранения водорода. Как уверяет профессор, резервуар из нового материала добавит к стоимости автомобиля около $200. Для сравнения он привел стоимость выпуска 80-литровой емкости с водородом, использующей гидриды металлов, которая составляет $30000. Такая же емкость из углеродных нанотрубок обойдется уже в миллионы. Исследовательский процесс пока в разгаре, но Вул уже сделал предварительные расчеты, показывающие, что 300-литровой емкости, произведенной по новой технологии, хватит автомобилю почти на полтысячи километров. Это не слишком сопоставимо с Honda FCX Clarity, которая может продержаться более 400 километров на гораздо меньшем баке, при условии что он содержит сжатый водород при давлении 34,5 МПа. Материалы по теме: - Автомобиль сможет вырабатывать водородное топливо на ходу;
- Водородные" автомобили: взгляд специалистов Honda;
- Водород: заправочная станция дома.

Что придет на смену флэш-памяти?

Современная флэш-память практические не отстает по темпам развития от интегральных микросхем, например, центральных процессоров – постоянно осуществляется переход на новые технологии изготовления, позволяя создать все более миниатюрные устройства, постоянно снижается стоимость чипов, увеличивается информационная емкость накопителей и пр. Однако развитие флэш-памяти имеет свои ограничения, и согласно оценкам специалистов, к 2012 году будет достигнут предел миниатюризации микросхем – в качестве верхней планки называется 20-нм техпроцесс. Что же готовят ученые и исследователи в качестве замены привычной сегодня флэш-памяти? Среди возможных кандидатов на эту роль называют память на основе фазовых переходов, так называемая race-track-память, впрочем, есть и очередной новичок, который может сменить «флэш» на троне наиболее популярных устройств хранения информации. Речь пойдет о памяти на основе графена – тонких «листов» углерода толщиной всего лишь в несколько атомов.
Графен
На данный момент исследователи «научились» формировать листы углеродные структуры, толщина которых составляет десять атомных слоев, и подобные структура размещаются на кремниевой подложке. Отметим, что осаждение атомов углерода осуществляется из газовой фазы. Как сообщают разработчики, профессор Джеймс Тур (James Tour) из университета Райса и его коллеги, эксперименты стартовали более года назад, однако первую конкретную информацию о проделанной работе исследователи опубликовали совсем недавно. Среди основных достоинств указанной технологии значится не только возможность создания крайне миниатюрных ячеек памяти, но и крайне незначительные токи, проходящие через ячейку памяти в ее «выключенном» состоянии. Это позволяет создавать ячейки памяти, способные хранить значительное количество информации – сейчас разработчики смогли создать флэш-память на основе многоуровневых ячеек, способные хранить до трех бит информации. В будущем, можно будет создавать гораздо более вместительные устройства, что повысит емкость накопителей будущего поколения. Впрочем, и остальные характеристики на уровне: возможность достижения высочайших скоростей доступа к память, до 1 или 10 наносекунд, что сравнимо с аналогичными показателями для SRAM-памяти, и даже превосходит их; возможность работы в значительно более широком диапазоне температур (до двухсот градусов по шкале Цельсия); способность работы в жестких условиях под воздействием радиации. Последний факт особенно важен в случае аэрокосмической электроники, где устройства должны выдерживать значительные нагрузки – приходится применять сложные системы защиты, которые в случае применения новейшей памяти можно будет упростить. Материалы по теме: - Micron и Sun анонсировали флэш-память с миллионом циклов записи;
- Toshiba и SanDisk на треть снизят объемы выпуска флэш-памяти;
- Первый взгляд на посткремниевую электронику.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥